基于Delmia_Quest的钣金零件生产线的仿真与分析

基于Delmia_Quest的钣金零件生产线的仿真

制造业信息化

MANUFACTURINGINFORMATIZATION

仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPP

基于Delmia/Quest的钣金零件生产线的仿真与分析

张丽1，郭佳2，刘春1，马玉鹏1

（1.沈阳航空航天大学航空宇航制造工程学院，沈阳110136；2.中航工业沈阳飞机工业（集团）有限公司，沈阳110850）

摘要：利用Delmia/Quest仿真平台，以某钣金厂蒙皮拉伸成形生产线为例阐述了仿真分析的方法和关键步骤，对其

进行仿真与分析，找出生产中的瓶颈点，并进行改进方案的分析与验证。通过仿真直观地反映了生产线上制造资源的分配及利用率，为部门管理和决策提供了定量的分析依据。

关键词：仿真；Delmia/Quest；生产线中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1002－2333（2011）01－0048－03

SimulationandAnalysisofaCertainSheetMetalPartsProductionLineBasedonDELMIA/QUEST

ZHANGLi1,GUOJia2,

LIUChun1,

MAYu-peng1

（1.SchoolofShenyangInstituteOfAeronauticalEngineering,Shenyang110136，China;

2.AVICShenyangAircraftCorporation,Shenyang110850,China）

Abstract：WiththeDelmia/Questsimulationplatform,themethodofsomesheetmetalpartsproductionlinearedescribedandthekeystepsaresimulatedandanalyzedtoidentifyproductionbottlenecksandtoimprovetheanalysisandverificationprogram,theimprovementbasedontheoriginalproductionline.Inadditiontodirectlyreflectingtheproductionlinemanufacturingresourceallocationandutilization,themethodalsoprovidesquantitativeanalysisformanagementanddecision-making.

Keywords：simulation；Delmia/Quest；productionline

1引言3D数字工厂环境下进行工艺过程流的设计、仿真和分析。

现以某钣金厂蒙皮拉伸成形生产线为例，利用Delmia/Quest仿真软件对现有钣金零件生产线进行仿真分析并对其改进方案进行验证。2

生产线工艺流程与仿真建模

采用Delmia/Quest进行生产线的仿真，首先要在预知工艺的基础上建立几何模型，然后确定几何模型之间的关联关系和其对应的仿真参数、仿真的逻辑，即可进行生产线的仿真。2.1

现有生产线工艺流程坯料从库房进入零件加工车间后的加工流程图如图1所示：

切割下料时效

一次成形外形切割

淬火钻孔

二次成形修整

钣金零件是一种被广泛应用于机电、轻工、航空、航天、汽车等行业的零件，材料种类繁多、结构复杂，工艺成形困难。目前国内钣金企业基本上还停留在小作坊的生产模式，存在工艺路线不合理、在制品大量积压、工时等待时间长等一系列问题。这就迫切需要企业不断改进制造资源的配置，以提高生产效率和工作质量，来进一步满足生产的需要。以前，没有有效手段对生产线进行评估，只能通过实际生产来验证生产线设计或对改进方案的合理性与可行性进行评估，成本高、周期长、效率低且风险计算机仿真技术以良好的可控制性、无破较大。近年来，

坏性、可复现性和经济性的特点，将研制过程、运行过程和实施过程放在实验室中进行，在各个领域得到了广泛的应用，生产线的设计与评估也逐渐采用该技术。

目前生产线建模仿真软件种类很多，例如：Aline2.0、FlexibleLineBalance、Delmia/Quest、eMPowerTM、Flexsim、eM-Plant等，国内生产线建模仿真软件大多是基于理论计算的平面显示系统，仅可以进行一些简单的数据统计仿真技术在国内生产制造领域的应用还分析，比较抽象。不广泛，存在一定的局限性。相比之下国外对生产线仿真规划的研究工作比较成熟，可贯穿生产线的设计规划到仿真实现以至系统维护。Delmia/Quest（QueuingEventSimulationTool）是法国达索公司（DassaultSystèmes）“数字化制造”平台子系统，它是基于离散事件的理论框架，提供以物料的输送、处理和存储为线索的仿真环境，包含缓冲区、处理工艺、故障率、维修、操作者、路径和物机床、

料出口等快速建模的素材元素。可以辅助工程人员在全

图1某钣金生产线零件加工流程图

切割下料（也称落料），通过剪板机从大块板材上剪切得到合适尺寸的零件材料。下料完成后，一次拉伸成形（简称蒙拉），为了保证零件的成形性能，淬火处理之后再对零件进行拉伸，即二次成形，此外还要靠工人依次进行修钻孔和外形切割，最后对零件进行时效处理（分为人整、

工时效和自然时效）完成零件的加工。2.2

生产线仿真几何建模

为了实现可视化，在Quest仿真建模环境下，建立生产过程相关实体的几何模型，利用几何模型再现生产线的运作及物流情况，就可以直观、实时地观察物流特性和设备运转状态。根据现有生产线系统的工艺流程及资源配置情况，建立钣金零件生产线的几何模型如图2所示。

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机械工程师2011年第1期

基于Delmia_Quest的钣金零件生产线的仿真

制造业信息化

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Begin

if（cpart->choice==′N′）then/*零件需要自然时效*/

transfercpartthruoutput1else

if（cpart->choice==′A′）then/*零件需要人工时效*/

transfercpartthruoutput2endifendifEnd

3生产线仿真分析

生产线的目的是评估系统的生产能力，进行瓶颈分

析，然后针对仿真分析的问题提出改进方案并验证其可

图2生产线三维几何模型

行性。3.1

现有生产线及改进生产线仿真分析

完成生产线的几何建模和逻辑建模后，即可仿效实际系统各元素的运作，通过计算机形象的演示出来，得出各个元素随时间变化的规律，从而研究系统的性能，以此来估计和推断实际系统的性能，生产中各工位主要仿真数据如表2方案1所示数据。

可见，采用现行资源配置，剪板机的利用率为72.596%，蒙拉机利用率为44.835%，淬火炉利用率为20.294%，时效炉利用率为98.512%，这是由于蒙拉设备老化，经常需要大修且模具调整时间较长；淬火处理能力不足使得设备利用率较低；而修整、钻孔和外形切割的人员不足且技术手段落后；时效处理耗时太长，出现工时等待等引起的。

表2

项目工位名称下料拉伸淬火修整钻孔切割外形时效

2.3生产线几何模型关联性确定

需要使用几何模型建立完成后，为实现图1的工艺流程，

Quest用于关联各几何模型的元素———连接（connection），先后选择零件的流入几何模型和流出几何模型，这样就建立起零件从一个几何模型移动到另一个几何模型的可视化连接线。仿真运行时，Quest将显示零件的几何模型沿连接线运动的动画。2.4

生产线仿真单元参数的确定

为将生产系统运行以及加工行为等精确地映射到几何模型上，保证仿真结果的真实性、准确度，要赋予几何模型一些与生产线相关的信息和参数。Quest提供了包含生产系统参数变量（例如：设备的运动参数，设备的故障工作时间等）的交互式界面，在对应界面上输入与几率、

何模型的参数信息即可完成单元参数的确定。以钣金生产线为例，其主要零件加工工艺参数如表1所示，要将表1所有工艺参数输入到Quest交互式界面中。2.5

生产线仿真逻辑建模

在Quest中，将实际生产系统中各制造资源发生的决策活动称作逻辑（Logic），控制 …… 此处隐藏：5208字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……